E se potessimo generare elettricità anche dal cielo notturno?

Un team di ricerca ha scoperto un modo per generare elettricità di notte: usando la stessa tecnologia impiegata nei rilevamenti a infrarossi, potremmo potenzialmente ottenere un dispositivo parallelo ai pannelli solari, ma capace di funzionare al buio.

In un paper pubblicato sulla rivista scientifica ACS Photonics a maggio 2022, gli scienziati dell’Università del New South Wales (UNSW) descrivono in dettaglio come si potrebbe usare in modo innovativo uno strumento già esistente chiamato diode termico che è fatto dello stesso materiale dei visori notturni. Nonostante questi dispositivi siano già distribuiti anche commercialmente—sono usati in genere per rilevare cose invisibili a occhio nudo, come una perdita di gas, per esempio—, non è altrettanto nota né sfruttata la capacità che hanno di generare energia dal calore emesso tramite la luce infrarossa. Se si riuscisse a farlo, avremmo a disposizione la controparte notturna di una cella fotovoltaica, che lavora in senso inverso.

Così come il Sole emette energia che raggiunge la Terra sotto forma di radiazioni solari—alcune delle quali sono assorbite, scaldando il pianeta—, la Terra emette a sua volta energia nell’atmosfera di notte, sotto forma di radiazioni infrarosse. L’infrarosso è una lunghezza d’onda tipicamente invisibile all’occhio umano, ma può essere percepita come calore sulla pelle ed è possibile fotografarla con una fotocamera a infrarossi.

“La luce infrarossa (o energia termica) è sprigionata da qualsiasi oggetto caldo, in base a quanto è caldo. Più è caldo l’oggetto, più l’energia termica che sprigiona si avvicina alla luce visibile,” spiega a Motherboard via email Micheal Nielsen, docente al dipartimento di ingegneria energetica fotovoltaica e rinnovabile alla USNW, nonché co-autore dello studio.

“La Terra deve ributtare nello spazio più o meno la stessa quantità di energia che riceve dal Sole ogni giorno, per non surriscaldarsi,” continua Nielsen. “Questa energia è sprigionata sotto forma di energia termica, lo stesso tipo di radiazione che il diode termico potrebbe imbrigliare.”

I diodi si basano su un differenziale di temperatura tra la radiazione infrarossa assorbita da un lato del dispositivo e la temperatura dello spazio esterno—che equivale a un gigantesco lavandino freddo—per generare corrente, in modo simile benché opposto a come le cellule fotovoltaiche assorbono l’energia che arriva dal caldo Sole alla fredda Terra, spiega Nielsen.

Altre persone nella comunità scientifica hanno esplorato questa idea in passato, arrivando persino a progettare un dispositivo da meno di 30 euro che si appoggia a terra, con un lato puntato al cielo notturno e genera una piccola quantità di corrente. Ma lo studio di Nielsen è il primo in cui questo effetto è misurato con precisione, dice il gruppo di ricerca. Il team ha messo alla prova il dispositivo in condizioni con un differenziale termico di 12,5°C su un fotodiode che emetteva circa 4,7 micrometri di radiazione infrarossa e ha generato 2,26 milliwatt per metro quadrato, un volume che, dicono gli scienziati, potrebbe aumentare fino a 19,4 milliwatt per metro quadrato in condizioni diverse.

Nielsen spiega a Motherboard che credere che i termodiodi potessero generare corrente elettrica utilizzabile non è stato facile neanche per lui. “È solo grazie al lavoro teoretico e agli sforzi fatti da altre persone prima di noi se ci siamo convinti di poter andare avanti con questo esperimento,” dice.

Spera che questa tecnologia sia scalabile: una sua applicazione sui satelliti, per esempio, sarebbe molto utile, dice.

“In principio potrebbe essere usata ovunque ci sia un differenziale di temperatura tra il punto in cui i diodi sono attaccati e lo spazio verso cui sono puntati,” dice. “Più ampio è il differenziale, più energia genereranno.”